热工学传热模型

1. 一大平板，高3m，宽2m，厚 0.02m，导热系数为45 W/(m·K)，两侧表面温度分别为t1?100℃、t2?50℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。

解：解：由傅立叶导热定律： 热阻 R???0.02＝?7.407K/Wm ?A3?2?45tw1?tw2 热流量 ??A? 热流密度 q?

?＝3?2?45?100－50?675000W

0.02?675000?＝112500 W/m2 A3?22. 空气在一根内径50mm，长2.5m的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流换热的表面传热系数为h=70W/(m2·K) ，热流密度为q=5000W/m2，试求管壁温度及热流量。

解：由牛顿冷却公式：q?htw?tf得到 tw???q5000?tf??80?151.42C h70 ??qA?q?dl

?5000???0.05?2.5?1963.50 W

3．炉墙由一层耐火砖和一层红砖构成，厚度都为250 mm，热导率分别为0.6 W/(m?K)和0.4 W/(m?K)，炉墙内外壁面温度

“传热学部分”复习提纲

一、名词解释

1.传热学：研究在温差作用下热量传递规律的一门学科。 2.传热的基本方式：导热、对流与热辐射

3.导热：温度不同的物体直接接触或同一物体不同温度的各部分之间，依靠物质的分子、原

子及自由电子等微观粒子热运动而引起的一种能量传递现象。

4.热对流：（对流）在有温差的条件下，伴随物体宏观移动发生的，因冷热流体相互掺混所

应起的热量传递现象。

5.对流换热：工程上大量遇到的是流体流过一固体壁面时所发生的热交换过程。 6.热辐射：由于热的原因而发生的辐射。

7.辐射换热：物体辐射和吸收的综合结果产生了物体间的热量传递。 8.传热过程：由高温流体经固体壁传给低温流体的过程。

9.热阻叠加原理：传热过程的总热阻等于组成该过程的各串联环节中各部分分热阻之和。 10.传热量：单位时间内，通过某一给定传热面积A传递的热量。符号φ单位W 11.热流通量：（热流密度）单位时间内，通过单位面积传递的热量。符号q 单位W/m2 12.傅里叶定律：热流密度与该时刻同一处的温度梯度成正比，而方向与温度梯度方向相反。 13.导温系数：（热扩散系数）a=λ/cρ单位m2/s导温系数越大，则在线沟通的外部条件下，

物体内部热量传播的速率就越高，物

热工学实验报告

学号：310801010228 姓名： 周建伟 班级： 安全08-02班 实验时间： 实验题目：一维稳态导热的数值模拟 一、实验目的

1、初步了解并掌握Fluent求解问题的一般过程，主要包括前处理、计算、后处理三个部分。

2、理解计算机求解问题的原理，即通过对系统进行离散化，从而求解代数方程组，求得整个系统区域的场分布。

3、模拟系统总的传热量并与傅立叶导热定律的求解结果相比较，验证数值模拟的可靠性。

二、实验仪器、设备

1、软件：Fluent软件

Fluent程序软件包由以下几个部分组成：

(1)GAMBIT——用于建立几何结构和网格的生成。 (2)Fluent——用于进行流动模拟计算的求解器。 (3)prePDF——用于模拟PDF燃烧过程。

(4)TGrid——用于从现有的边界网格生成体网格。

(5)Filters(Translators)—转换其他程序生成的网格，用于FLUENT计算。 可以接口的程序包括：ANSYS，I-DEAS，NASTRAN，PATRAN等。 2、硬件：计算机

三、实验原理及方法

y th x tc

图1-1 导热计算区域示意图

如图1-1

热工学实验报告

学号：310801010228 姓名： 周建伟 班级： 安全08-02班 实验时间： 实验题目：一维稳态导热的数值模拟 一、实验目的

1、初步了解并掌握Fluent求解问题的一般过程，主要包括前处理、计算、后处理三个部分。

2、理解计算机求解问题的原理，即通过对系统进行离散化，从而求解代数方程组，求得整个系统区域的场分布。

3、模拟系统总的传热量并与傅立叶导热定律的求解结果相比较，验证数值模拟的可靠性。

二、实验仪器、设备

1、软件：Fluent软件

Fluent程序软件包由以下几个部分组成：

(1)GAMBIT——用于建立几何结构和网格的生成。 (2)Fluent——用于进行流动模拟计算的求解器。 (3)prePDF——用于模拟PDF燃烧过程。

(4)TGrid——用于从现有的边界网格生成体网格。

(5)Filters(Translators)—转换其他程序生成的网格，用于FLUENT计算。 可以接口的程序包括：ANSYS，I-DEAS，NASTRAN，PATRAN等。 2、硬件：计算机

三、实验原理及方法

y th x tc

图1-1 导热计算区域示意图

如图1-1

学生：

实验5 压气机性能实验

活塞式压气机是通用的机械设备之一，其工作原理是消耗机械能（或电能）而获得压缩气体。压气机的压缩指数和容积效率等都是衡量其性能先进与否的重要参数。本实验是利用微机对压气机的有关性能参数进行实时动态采集，经计算处理、得到展开的和封闭的示功图。从而获得压气机的平均压缩指数、容积效率、指示功、指示功率等性能参数。

一、实验目的

1．掌握指示功、压缩指数和容积效率的基本测试方法； 2．对使用微机采集、处理数据的全过程和方法有所了解。

二、实验装置及测量系统

本实验仪器装置主要由：压气机、电动机及测试系统所组成。

测试系统包括：压力传感器、动态应变仪、放大器、计算机及打印机，见图5—1。 压气机型号：Z—0.03/7

汽缸直径：D=50mm 活塞行程: L=20mm 连杆长度：H=70mm， 转速：n=1400转/分

图5—1 压气机实验装置及测试系统

为了获得反映压气机性能的示功图，在压气机的汽缸头上安装了一个应变式压力传感器，供实验时汽缸内输出的瞬态压力信号。该信号经桥式整流后，送至动态应变仪放大。对应着活塞上止点的位置，在飞轮外侧粘

实验十 渐缩(缩放)喷管内压力分布和流量测定 一、实验目的

1．验证并加深对喷管中的气流基本规律的理解，树立临界压力，临界流速，最大流量等喷管临界参数的概念，把理性认识和感性认识结合起来。

2．对喷管中气流的实际复杂过程有概略的了解。

3．通过渐缩喷管气流特性的观测，要明确：在渐缩喷管中压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量仍不能大于最大流量。

4．根据实验条件，计算喷管（最大）流量的理论值，并与实侧值进行对比。 二、实验设备

本设备由2x型真空泵，PG－Ⅲ型喷管（见图10-1）和计算机（控制与显示设备）构成。由于真空泵的抽吸，空气自吸气口2进入进气管1，流过孔板流量计3，流量的大小可以从U型管压差计4读出。喷管5用有机玻璃制成，有渐缩、缩放两种型式（见图10-2、10-3），可根据实验要求，松开夹持法兰上的螺丝，向右推开进气管的三轮支架6，更换所需的喷管。喷管各截面上的压力是由插在其中，外径0.2mm的测压探针连至可移动真空表8测得，探针的顶封死，中段开有测压小孔，摇动手轮——螺杆机构9，即可移动探针，从而改变测压小孔在喷管中的位置，实现对喷管不同截面的压力测量。在喷管的排气管上装有背压真空表10，排气管的下方为真空罐12，起稳

2013~2014学年度第二学期期末复习

热工学原理

第一章：基本概念

一、名词解释

1、热力系统（P9~10）

（1）闭口系统（控制质量系统）：与外界无物质交换的系统。 （2）开口系统（控制容积系统）：与外界有物质交换的系统。 （3）绝热系统：与外界无热量交换的系统。

（4）孤立系统：与外界既无能量（功、热）交换又无物质交换的系统。 2、状态参数（P10~12）

（1）状态参数：用于描述工质所处状态的宏观物理量。 （2）压力：单位面积上所受到的垂直作用力（即压强），p?F。 A（3）温度：宏观上，温度是用来标志物体冷热程度的物理量；微观上，气体的温度是组成气体的大量分子平均移动动能的量度。t=T﹣273.15K。 （4）比体积：单位质量的工质所占有的体积，v?（5）密度：单位体积工质的质量，??V，单位：m3/kg。 mm，?v?1，单位：kg/m3。 V3、热力过程（P13）

系统由一个状态到达另一个状态的变化过程称为热力过程，简称过程。 4、可逆过程（P14）

如果系统完成了某一过程之后，再沿着原路径逆行而回到原来的状态，外界也随之回复到原来的状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。 二、问答题 1、（1﹣2）表压力或真空度能否作

物理化学名词解释

gαΔtl31.格拉晓夫数：Gr?表征浮开力与粘性力的相对大小，反映自2v然对流的强弱。Gr越大，浮开力的相对作用越大，自然对流越强。 2.黑体：吸收比α=1的物体称为绝对黑体，简称黑体。

3.努赛尔数：Nu?hl表征物体在壁面外法线方向上的平均无量纲温度

λ 梯度，其大小反映对流换热的强弱。

4.边界层：当粘性流体流过物体表面时会形成速度梯度很大的流动边界层。

5.含湿量：在湿空气中，与单位质量空气干空气共存的水蒸气的质量，称为湿空气的含湿量或比温度d?mv ρa ?ma ρa6.平衡状态：在不受外界影响的条件下（重力场除外），工质（或系统）的状态系数不随时间而变化的状态称为平衡状态。

7.卡诺循环：卡诺循环由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成。是一种理想的热机工作循环。

8.多变过程：满足pvn?常数这一规律的过程称为多变过程，其中n为多变指数

9.热力学第二定律：①第二类永动机是不可能成功的。②克劳修斯表述：不可能将热从低温物体传入高温物体而不引起其他变化。③开尔文-普朗克表述：不可能从单一热源取热，并使之完全转变为功而不产生其他影响。

10.强迫对流：流体在风机、水泵或其他外部动力作用下产生的流动。 11.自然对流

热工学在汽车上的应用——发动机过热原因分析与排除

车辆2班 张凤 222012322220139

摘要：随着经济的发展，人类生活的进步，汽车进入到越来越多的工作生活当中。汽车要行驶，必须依靠动力。汽车的动力来源于发动机，发动机性能的好坏是决定汽车行驶性能的最大因素。发动机过热这是发动机常见的故障，本文针对汽车发动机过热的常见故障来分析，并提出故障的维修方法。

关键词：热工学；发动机过热；原因分析；故障排除。 1前言

汽车发动机又被称为引擎，它是汽车的“心脏”，是汽车上结构最复杂、故障率最高的我一个总成。发动机性能的好坏对汽车的经济性、动力性及汽车大修间隔里程具有决定性的作用。它通过燃料在其内部燃烧，将热能转为机械动力，驱使汽车行驶。热能转化为机械能是靠活塞往复运动完成。本文以柴油发动机为例，讲述发动机过热的原因分析及故障排除方法。

发动机过热，会使发动机充气量不足，可致使发动机功率降低；润滑油粘度降低，导致机体间磨损量增加；会产生机舱内温度升高，引发火灾；或者机体过热变形，引起发动机损坏。

2 柴油发动机的燃油供给和燃烧室

柴油机是一种压燃式内燃机，柴油是在高压下喷入气缸与空气混合燃烧的。这一过程依靠柴油机的燃油供给系统来完成。 2

09级《热工学》复习提纲

第一章 能源概述

1、P1能源的分类（一次能源与二次能源，可再生能源与非再生能源，常规能源与新能源）

2、P5了解能源与环境（温室效应等）

第二章 热能转换的基本概念和定律

1、P15热力系、边界、外界的定义；系统的分类 2、P16热力状态、平衡状态

3、P16状态参数，分为强度量和广延量 4、P18绝对压力、表压力、真空度

5、P18热力学第零定律，三相点，摄氏温度与开尔文温度的换算

6、P20准平衡过程、可逆过程；可逆过程的特征（无耗散效应的准平衡过程） 7、P21功量和热量的正负号的规定，它们都是过程量 8、P23热力循环，正循环和逆循环，评价指标 9、P24-25热一定律及一般表达式 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18、 19、 20、

1

P25闭口系的能量方程 P29稳定流动系统的能量方程 推动功、流动功、轴功、技术功 P30焓的概念 P35自发过程

P36热二定律的两种表述

P37卡诺循环及其热效率、卡诺定理 P42克劳修斯积分不等式及应用 P43熵、熵产、熵流 P43孤立系的熵增原理 P51讲解过的习题

第三章 热能转换物质的热力性质和热力过程

1、P57理想气